プロセス間通信（IPC）

なぜ専用の仕組みが要るのか

各プロセスには 独立した仮想アドレス空間 が与えられ、互いのメモリを直接読み書きできません。これはバグや不正アクセスから守るための プロセス分離 の働きです。

しかし現実のシステムは、複数のプロセスが協調して動きます。ブラウザの本体とレンダリング用の子プロセス、Web サーバとデータベースなど、別プロセス同士でデータや合図を渡す 必要が出てきます。

そこで OS は、分離を保ったまま安全に通信させる窓口として IPC（Inter-Process Communication） の仕組みを提供します。

主な手段の比較

代表的な IPC を、特徴で並べると次のようになります。

手段	仕組み	速度	主な用途
パイプ	一方向のバイトストリーム	速い	親子・コマンド連結
名前付きパイプ	名前で開く双方向パイプ	速い	無関係なプロセス同士
共有メモリ	同じ物理メモリを複数で共有	最速	大量データの受け渡し
メッセージキュー	メッセージ単位で送受信	中	構造化された非同期通信
ソケット	エンドポイント間の通信路	中	ネットワーク越し・汎用
シグナル	番号だけの非同期通知	—	「止まれ」等の合図のみ

選び方の軸は 同じマシン内か / ネットワーク越しか、データ量、やり取りがバイト列か構造化メッセージか の3点です。

パイプとソケット：流れるデータ

パイプ は、片方が書いた内容をもう片方が読む 一方向のバイトの流れ です。シェルの ls | grep txt は、ls の出力を grep の入力にパイプでつないでいます。親子プロセス間で手軽に使えるのが利点です。無関係なプロセス同士をつなぐには、ファイルのように名前を持つ 名前付きパイプ（FIFO） を使います。

ソケット は、より汎用的な通信路です。同一マシン内で完結する UNIX ドメインソケット と、TCP/IP でネットワーク越しに通信する ネットワークソケット があり、後者は 別マシンのプロセスとも通信できる のが決定的な強みです。Web の通信もこの上に成り立っています。

共有メモリとメッセージキュー

共有メモリ は、複数のプロセスが 同じ物理メモリ領域を自分の空間にマッピング し、そこを直接読み書きします。一度貼り付ければコピーが要らないため 最も高速 で、大量のデータ受け渡しに向きます。

ただし複数が同時に書くと壊れるため、排他制御（ロックやセマフォ）が必須 です。これを怠ると競合状態を招きます。

メッセージキュー は、送り手が メッセージ単位 で投函し、受け手が取り出す方式です。送受信のタイミングがずれてもキューが溜めてくれる 非同期 なやり取りに向き、データの区切りが明確なのも扱いやすい点です。

まとめ

• プロセスはメモリが分離されているため、やり取りには IPC が必要。
• パイプ／ソケット はデータを流す通信路、共有メモリ は最速だが排他制御が必須、メッセージキュー は非同期向き。
• ネットワーク越しなら ソケット、同一マシンで大量データなら 共有メモリ が定石。

プロセスそのものの基礎は プロセスとスレッド、競合を防ぐ手段は 排他制御とデッドロック、合図の詳細は シグナル も合わせてどうぞ。